本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)繼電保護(hù)領(lǐng)域，特別涉及一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法。

背景技術(shù)：

rs232是一種最常見的串行通信接口，普遍應(yīng)用于嵌入式系統(tǒng)的底層軟件調(diào)試、cpu工作狀態(tài)監(jiān)視以及應(yīng)用程序下載等場合，其優(yōu)點(diǎn)是接口簡單，只需一對傳輸線即可實(shí)現(xiàn)全雙工雙向通信，從而大大降低了成本。缺點(diǎn)是通信速率低，傳輸距離短，無法實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程調(diào)試。

隨著信息技術(shù)的發(fā)展，嵌入式系統(tǒng)對cpu的性能要求越來越高，處理器的主頻高達(dá)幾ghz。隨著主頻的升高，cpu的功耗急劇上升。處理器制造廠商為了控制芯片整體功耗，無法繼續(xù)提高處理器主頻，而是采用多核處理器的路線。

隨著數(shù)字化變電站技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字化繼電保護(hù)裝置常采用多處理器方案，每個(gè)處理器又集成多個(gè)cpu內(nèi)核。為了監(jiān)視每個(gè)cpu核的運(yùn)行狀態(tài)，需要引出所有cpu核的調(diào)試串口。該做法導(dǎo)致裝置上引出串口數(shù)量眾多，接口電路復(fù)雜，占用大量印刷電路板(即pcb)空間，硬件成本較高。

為了實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)一二次設(shè)備的融合，將繼電保護(hù)裝置直接安裝在開關(guān)場，或者與一次設(shè)備集成，形成就地化保護(hù)裝置。一次設(shè)備附近電磁環(huán)境惡劣，對裝置的抗干擾性能提出了更高的要求，對外通信接口普遍采用光纖接口。同時(shí)，就地化保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，防護(hù)等級要求達(dá)到ip67，采用標(biāo)準(zhǔn)的航空插頭。航空插頭對外線芯數(shù)量有限，且只能引出光纖接口，無法引出專用調(diào)試串口。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于此，針對就地化保護(hù)裝置多cpu，且無專用對外調(diào)試串口的應(yīng)用場合，本發(fā)明提出一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案：

一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法，所述就地化保護(hù)裝置由第一soc芯片、第二soc芯片和以太網(wǎng)交換芯片；其特征在于，將第一soc芯片的cpu1和cpu2調(diào)試串口分別連接到第二soc芯片的fpga，將第二soc芯片的cpu1和cpu2調(diào)試串口分別連接到第一soc芯片的fpga；每一soc芯片內(nèi)部使用fpga擴(kuò)展2路uart和1路以太網(wǎng)mac，uart用于收發(fā)cpu1和cpu2的串口調(diào)試信息，以太網(wǎng)mac連接到外部以太網(wǎng)交換芯片。

本發(fā)明進(jìn)一步包括以下優(yōu)選方案：

指定第一soc芯片和第二soc芯片具有不同的以太網(wǎng)mac地址，第一soc芯片和第二soc芯片內(nèi)cpu1和cpu2具有不同的識別碼，第一soc芯片和第二soc芯片均連接到同一片以太網(wǎng)交換芯片。

默認(rèn)情況下，每一soc芯片不轉(zhuǎn)發(fā)另一soc芯片的cpu1或cpu2的調(diào)試串口報(bào)文。

以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口可兼做調(diào)試網(wǎng)口，用于實(shí)現(xiàn)就地化保護(hù)裝置的程序固化、配置下載、后臺(tái)監(jiān)控等功能。

以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口采用10/100base-t電以太網(wǎng)或者100base-fx光以太網(wǎng)接口。

一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法，所述就地化保護(hù)裝置包括第一soc芯片、第二soc芯片和以太網(wǎng)交換芯片；將第一soc芯片的cpu1和cpu2調(diào)試串口分別連接到第二soc芯片的fpga，將第二soc芯片的cpu1和cpu2調(diào)試串口分別連接到第一soc芯片的fpga；每一soc芯片內(nèi)部使用fpga擴(kuò)展2路uart和1路以太網(wǎng)mac，uart用于收發(fā)cpu1和cpu2的串口調(diào)試信息，以太網(wǎng)mac連接到外部以太網(wǎng)交換芯片；其特征在于，所述遠(yuǎn)程監(jiān)視方法包括如下步驟：

步驟1：遠(yuǎn)程終端通過以太網(wǎng)監(jiān)視網(wǎng)口發(fā)送就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令，該啟動(dòng)請求命令經(jīng)過以太網(wǎng)交換芯片分別到達(dá)兩片soc芯片；

步驟2：每一soc芯片的cpu1負(fù)責(zé)對串口遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令進(jìn)行解析，根據(jù)命令的要求，開始接收另一soc芯片的cpu1或cpu2串口調(diào)試信息，并向遠(yuǎn)程終端回復(fù)啟動(dòng)確認(rèn)命令；每一soc芯片的cpu1在接收到的串口調(diào)試信息中增加本soc芯片的mac地址和cpu識別碼，封裝成以太網(wǎng)幀格式報(bào)文，再通過以太網(wǎng)mac發(fā)送至以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口；

步驟3：以太網(wǎng)mac發(fā)出的報(bào)文經(jīng)過以太網(wǎng)交換芯片后發(fā)送到以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口；遠(yuǎn)程終端通過該監(jiān)視網(wǎng)口接收到該以太網(wǎng)報(bào)文，對該報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)mac地址來區(qū)分報(bào)文來自于第一soc芯片或第二soc芯片，根據(jù)cpu識別碼來區(qū)分報(bào)文來自于cpu1或cpu2，報(bào)文解析時(shí)去掉mac地址和cpu識別碼，得到原始的串口調(diào)試信息；

步驟4：遠(yuǎn)程終端通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口發(fā)送串口遠(yuǎn)程監(jiān)視關(guān)閉請求命令，該請求命令經(jīng)過以太網(wǎng)交換芯片后分別達(dá)到兩片soc芯片；每一soc芯片內(nèi)cpu1解析該命令，若為關(guān)閉監(jiān)視請求命令，則停止串口調(diào)試信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。

進(jìn)一步，在步驟3中，包括以下內(nèi)容：

3.1：將接收的以太網(wǎng)報(bào)文放入緩存；

3.2：對接收到的以太網(wǎng)報(bào)文進(jìn)行解析，判斷報(bào)文中的源mac地址，若與第一soc芯片mac地址一致，則斷定該報(bào)文來自第一soc芯片；若與第二soc芯片mac地址一致，則斷定報(bào)文來自第二soc芯片；若源mac地址與兩片soc芯片地址均不一致，則丟棄該報(bào)文；

3.3：繼續(xù)判斷報(bào)文中cpu識別碼，若識別碼為0x01，則斷定該報(bào)文屬于cpu1，若識別碼為0x02，則斷定該報(bào)文屬于cpu2，若與cpu1和cpu2識別碼均不同，則丟棄該報(bào)文；

3.4：將識別出的串口調(diào)試信息區(qū)分不同的soc芯片和cpu分別進(jìn)行顯示。

本發(fā)明具有以下有益的技術(shù)效果：

本發(fā)明公開的就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法，可實(shí)現(xiàn)串口調(diào)試信息的遠(yuǎn)程監(jiān)視，根據(jù)需求選擇被監(jiān)視的處理器，使用方便靈活。通過一路以太網(wǎng)接口可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)處理器的串口報(bào)文，減少板上對外調(diào)試串口數(shù)量，通信帶寬高，接口簡單，且節(jié)省pcb板面空間，降低硬件成本。

附圖說明

圖1為一種就地化保護(hù)裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法流程示意圖；

圖3為一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視請求命令報(bào)文格式；

圖4為一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文格式；

圖5為一種就地化保護(hù)裝置遠(yuǎn)程終端串口對以太網(wǎng)報(bào)文處理流程圖。

具體實(shí)施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

本發(fā)明提供一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法所采用的框架結(jié)構(gòu)如圖1所示，就地化保護(hù)裝置由第一soc芯片、第二soc芯片和以太網(wǎng)交換芯片等組成，第一soc芯片實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)處理和保護(hù)算法，第二soc芯片實(shí)現(xiàn)裝置管理和遠(yuǎn)程通信。每個(gè)soc芯片內(nèi)部集成兩個(gè)cpu核，定義成cpu1和cpu2，同時(shí)集成大容量fpga。每個(gè)soc芯片內(nèi)cpu1和cpu2分別引出獨(dú)立的調(diào)試串口，可用于輸出串口調(diào)試信息。第一soc芯片的調(diào)試串口發(fā)送信號連接到第二soc芯片的fpga，第二soc芯片的調(diào)試串口發(fā)送信號連接到第一soc芯片的fpga，實(shí)現(xiàn)調(diào)試串口發(fā)送信號的互連。每個(gè)soc芯片內(nèi)部使用fpga擴(kuò)展2路uart和1路以太網(wǎng)mac，所述uart用于接收cpu1和cpu2的調(diào)試串口信息，所述以太網(wǎng)mac對外引出以太網(wǎng)接口。就地化保護(hù)裝置包含一片三端口交換芯片，第一soc芯片連接到以太網(wǎng)交換芯片的port1，第二soc芯片連接到以太網(wǎng)交換芯片的port2，port3端口對外引出以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口，遠(yuǎn)程終端通過該網(wǎng)口與就地化保護(hù)裝置通信，實(shí)現(xiàn)串口遠(yuǎn)程監(jiān)視。每個(gè)soc芯片內(nèi)cpu1與fpga通過內(nèi)部總線互連，完成uart和以太網(wǎng)mac數(shù)據(jù)的收發(fā)，實(shí)現(xiàn)串口遠(yuǎn)程監(jiān)視過程中的請求命令接收、請求命令確認(rèn)、數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)以及數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)關(guān)閉等功能。

一種實(shí)施例中，指定第一soc芯片和第二soc芯片具有不同的以太網(wǎng)mac地址，第一soc芯片和第二soc芯片中cpu1和cpu2具有不同的識別碼，進(jìn)一步的，如圖2所示，包括如下步驟：

步驟1：遠(yuǎn)程終端通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視口發(fā)送就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令，該請求命令經(jīng)過以太網(wǎng)交換芯片后到達(dá)兩片soc芯片。

如圖3所示，為一種串口遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令幀格式。為了降低cpu負(fù)荷，提高數(shù)據(jù)傳輸效率，報(bào)文采用裸包傳輸，未運(yùn)行tcp/ip協(xié)議。所述請求命令幀格式包括目的mac地址、源mac地址、以太網(wǎng)幀類型、cpu識別碼、轉(zhuǎn)發(fā)控制字以及數(shù)據(jù)校驗(yàn)和。其中：

目的mac地址用于區(qū)分請求監(jiān)視的對象是第一soc芯片還是第二soc芯片，長度為6字節(jié)；

源mac地址是遠(yuǎn)程終端的物理網(wǎng)卡mac地址，長度為6字節(jié)；

以太網(wǎng)幀類型用于標(biāo)識具體的以太網(wǎng)幀類型，長度為2字節(jié)，請求幀類型規(guī)定為0x88fc；

cpu識別碼用于區(qū)分請求監(jiān)視對象是cpu1還是cpu2，長度為1字節(jié)，0x01表示cpu1、0x02表示cpu2；

轉(zhuǎn)發(fā)控制字用于控制報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)功能的啟動(dòng)或關(guān)閉，長度為1字節(jié)，0x55表示啟動(dòng)數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)，0xaa表示關(guān)閉數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)；

數(shù)據(jù)校驗(yàn)和是對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)得到的結(jié)果，用于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

步驟2：每一soc芯片的cpu1負(fù)責(zé)對遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令進(jìn)行解析，根據(jù)該請求命令的要求，開始接收另一soc芯片的cpu1或cpu2串口調(diào)試信息，并向遠(yuǎn)程終端回復(fù)啟動(dòng)確認(rèn)命令；每一soc芯片的cpu1在接收到的串口調(diào)試信息中增加本soc芯片的mac地址和該串口調(diào)試信息對應(yīng)的cpu識別碼，并封裝成以太網(wǎng)幀格式報(bào)文，再通過fpga內(nèi)部以太網(wǎng)mac發(fā)送出去；

步驟3：以太網(wǎng)mac發(fā)送的以太網(wǎng)報(bào)文經(jīng)過以太網(wǎng)交換芯片后發(fā)送到以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口。遠(yuǎn)程終端通過該監(jiān)視口接收以太網(wǎng)報(bào)文，對該報(bào)文進(jìn)行解析，根據(jù)mac地址來區(qū)分該報(bào)文來自于第一soc芯片或第二soc芯片，根據(jù)cpu識別碼來區(qū)分該報(bào)文來自于cpu1或cpu2，報(bào)文解析時(shí)去掉mac地址和cpu識別碼，得到原始的串口調(diào)試信息；

如圖4所示，為一種就地化保護(hù)裝置串口轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)報(bào)文幀格式。其中：

目的mac地址為遠(yuǎn)程終端物理網(wǎng)卡的mac地址，長度為6字節(jié)；

源mac地址為被監(jiān)視soc芯片的mac地址，長度為6字節(jié)；

以太網(wǎng)幀類型用于標(biāo)識具體的以太網(wǎng)幀類型，長度為2字節(jié)，轉(zhuǎn)發(fā)數(shù)據(jù)幀類型定義為0x88fd；

cpu識別碼用于區(qū)分?jǐn)?shù)據(jù)來源于cpu1還是cpu2，長度為1字節(jié)。cpu1根據(jù)報(bào)文接收的uart進(jìn)行判斷，與cpu1相連的uart定義為uart1，與cpu2相連的uart定義為uart2，從所述uart1讀取的數(shù)據(jù)標(biāo)記為cpu1，cpu識別碼標(biāo)記為0x01，從所述uart2讀取的數(shù)據(jù)標(biāo)記為cpu2，cpu識別碼標(biāo)記為0x02；

串口數(shù)據(jù)指轉(zhuǎn)發(fā)的原始串口調(diào)試信息；

數(shù)據(jù)校驗(yàn)和是對傳輸?shù)臄?shù)據(jù)進(jìn)行校驗(yàn)得到的結(jié)果，用于保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃浴?/p>

步驟4：如果要關(guān)閉串口遠(yuǎn)程監(jiān)視，則遠(yuǎn)程終端通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口發(fā)送就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視關(guān)閉請求命令，該請求命令經(jīng)過交換芯片后達(dá)到兩片soc芯片。每一片soc芯片內(nèi)cpu1解析該命令，若為關(guān)閉監(jiān)視請求命令，則停止串口調(diào)試信息的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)。串口遠(yuǎn)程監(jiān)視關(guān)閉請求命令與啟動(dòng)請求命令幀格式相同，通過轉(zhuǎn)發(fā)控制字進(jìn)行區(qū)分。

為了降低cpu的負(fù)荷，保證數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)不影響cpu的正常功能，默認(rèn)情況下，每個(gè)soc芯片不轉(zhuǎn)發(fā)另一soc芯片的cpu1和cpu2的串口調(diào)試信息。當(dāng)發(fā)現(xiàn)某一cpu運(yùn)行異常，需要查看診斷信息時(shí)，或者當(dāng)需要監(jiān)視某一cpu的運(yùn)行狀態(tài)時(shí)，可通過遠(yuǎn)程終端發(fā)送串口遠(yuǎn)程監(jiān)視啟動(dòng)請求命令，啟動(dòng)相應(yīng)cpu的串口調(diào)試信息遠(yuǎn)程監(jiān)視功能。當(dāng)遠(yuǎn)程監(jiān)視工作完成后，需通過遠(yuǎn)程終端發(fā)送串口遠(yuǎn)程監(jiān)視關(guān)閉請求命令，禁用數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)功能。

以太網(wǎng)交換芯片是信息的中轉(zhuǎn)站，遠(yuǎn)程終端發(fā)送的串口監(jiān)視啟動(dòng)或關(guān)閉請求命令通過交換芯片后，發(fā)送到不同的端口。兩片soc芯片轉(zhuǎn)發(fā)的串口調(diào)試信息通過以太網(wǎng)交換芯片發(fā)送至以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口。以太網(wǎng)交換芯片為二層交換機(jī)，基于mac地址進(jìn)行端口的報(bào)文轉(zhuǎn)發(fā)。

一種實(shí)施例中，以太網(wǎng)交換芯片對外引出的以太網(wǎng)監(jiān)視網(wǎng)口連接到遠(yuǎn)程終端，遠(yuǎn)程終端通過該監(jiān)視網(wǎng)口接收到以太網(wǎng)報(bào)文的解析處理流程如如圖5所示，串口監(jiān)視軟件處理流程如下：

步驟3.1：將接收的以太網(wǎng)報(bào)文放入緩存；

步驟3.2：對接收到的以太網(wǎng)報(bào)文進(jìn)行解析，判斷報(bào)文中的源mac地址，若與第一soc芯片mac地址一致，則斷定該報(bào)文來自第一soc芯片；若與第二soc芯片mac地址一致，則斷定報(bào)文來自第二soc芯片；若源mac地址與兩片soc芯片地址均不一致，則丟棄該報(bào)文；

步驟3.3：繼續(xù)判斷報(bào)文中cpu識別碼，若識別碼為0x01，則斷定該報(bào)文屬于cpu1，若識別碼為0x02，則斷定該報(bào)文屬于cpu2，若與cpu1和cpu2識別碼均不同，則丟棄該報(bào)文；

步驟3.4：將識別出的串口調(diào)試信息區(qū)分不同的soc芯片和cpu分別進(jìn)行顯示。

所述以太網(wǎng)遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口，除了具備串口遠(yuǎn)程監(jiān)視功能外，還可以兼做以太網(wǎng)調(diào)試口，用于就地化保護(hù)裝置的程序固化、配置下載、后臺(tái)監(jiān)控等功能。所述遠(yuǎn)程監(jiān)視網(wǎng)口可采用10/100base-t電以太網(wǎng)或者100base-fx光以太網(wǎng)接口。使用光纖以太網(wǎng)接口時(shí)，通過光纖可以傳輸更遠(yuǎn)的距離，實(shí)現(xiàn)長距離遠(yuǎn)程監(jiān)視。

本發(fā)明為一種就地化保護(hù)裝置串口遠(yuǎn)程監(jiān)視方法，可實(shí)現(xiàn)串口調(diào)試信息的遠(yuǎn)程監(jiān)控，根據(jù)需求選擇被監(jiān)視的處理器，使用方便靈活。通過一路以太網(wǎng)接口可同時(shí)監(jiān)視多個(gè)處理器的串口調(diào)試信息，減少板上對外調(diào)試串口數(shù)量，通信帶寬高，接口簡單，且節(jié)省pcb板面空間，減少硬件成本。

以上所述實(shí)施例僅表達(dá)了本發(fā)明的幾種實(shí)施例，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對本發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)，這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明專利的保護(hù)范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。